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欠驱动无人艇编队控制及实验研究
| 论文题名： | 欠驱动无人艇编队控制及实验研究 |
| 关键词： | 欠驱动无人艇;编队控制;路径跟踪;回转性能;通讯干扰 |
| 摘要： | 随着信息化科技的进步，各个领域都在向着无人化、自动化及人工智能方向发展。海上技术开发更是如此，进入21世纪以来，各式无人装备如井喷般出现。其中无人艇（unmannedsurfacevehicle，USV）是各式装备中最为引人关注的，相对于其他装备，无人艇有着用途广泛、性价比高等特点。无人艇编队技术又是无人艇技术发展中重要的一个环节，有着大幅提高工作效率、增加容错率等优势，可以完成任务的能力是单无人艇完全无法比拟的。本文针对欠驱动无人艇编队控制方法展开研究，在完成仿真实验的同时进行样机实验，通过样机实验对仿真实验的结果进行验证。 首先，本文对欠驱动无人艇控制实现方式进行分析，这是欠驱动无人艇实现路径跟踪和欠驱动无人艇进行编队航行的基础。通过多个传感器传输的信息，实时获得无人艇的状态包括姿态、速度、艏向角等。控制无人艇的螺旋桨转速和舵角，验证无人艇的直线航行性能和回转性能。为接下来进行路径跟踪和编队实验做了性能验证。 接下来，对单无人艇的路径跟踪能力进行验证。通过建模仿真对路径跟踪方法的可行性进行验证，接下来通过对路径跟踪方法程序的转换，编写可以在无人艇中运行的代码，经实验验证单无人艇样机路径跟踪的可行性并同仿真实验进行对比。 最后，对欠驱动无人艇编队控制方法进行研究。在进行样机实验前，对欠驱动无人艇领航-跟随控制方法进行仿真实验。基于反步法的领航-跟随控制方法，设计欠驱动无人艇编队控制器使跟随者能够保持相应的位置跟踪领航者，通过Lyapunov稳定性分析证明跟踪误差可以收敛到零附近，仿真结果证明了控制器可行性和有效性。将仿真程序转变为无人艇可以运行的程序，在无人艇中进行测试，进行无人艇编队样机实验，最终完成实际无人艇编队航行。实际航行效果没有仿真实验中的效果完美，实际运行中还存在一定的缺陷，例如通讯问题和外界干扰等，都会影响实际编队航行的效果。 |
| 作者： | 朱奇全 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 梁霄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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